時效硬化對6021-T4鋁板成形性能影響及沖壓工藝穩(wěn)健設計.pdf

1、隨著能源、環(huán)保等方面的形勢日益嚴峻，迫使汽車必須減輕自身重量來實現節(jié)能減排的目標。為了滿足汽車輕量化的發(fā)展要求，越來越多的輕量化材料被應用到汽車上，而鋁合金板因其密度小，耐腐蝕，烘烤硬化等特點而成為各大汽車廠用來替代鋼板減輕車重的首選。由于鋁合金板與鋼板材質不同，使得車身用鋁合金板與鋼板在力學性能上存在較大的差異，所以不能套用傳統(tǒng)鋼板的沖壓成形數值模擬理論和工藝設計經驗或標準對鋁合金車身零件進行沖壓工藝設計。并且由于鋁板存在時效硬化現象

2、，其材料參數會隨著存放時間增長而發(fā)生變化，導致沖壓成形后，零件質量不穩(wěn)定。因此，解決上述鋁合金板在汽車車身上應用出現的問題，對于實現汽車輕量化具有重大意義。
　　本文首先對汽車車身用鋁板的研究現狀進行了介紹，全面系統(tǒng)地介紹了板料沖壓成形數值模擬的有限元原理，重點分析了鋁板沖壓成形數值模擬的幾個關鍵技術，在前人經驗和研究成果的基礎上，總結了一套適合鋁板沖壓成形的數值模擬理論。
　　由于鋁板存在時效硬化現象，其材料參數是隨著存放

3、時間的增長而發(fā)生變化。為了研究時效硬化對鋁板成形性能的影響，本文分別對剛出廠、存放3個個月和存放6個月的鋁板進行杯突試驗和拉伸試驗，分析時效硬化造成的6021-T4鋁板材料參數變化趨勢，以及對其沖壓成形性能的影響。結果的分析表明，時效硬化會使得鋁板的沖壓成形性能變差。
　　因為車身用鋁合金板與鋼板在力學性能上存在較大的差異，所以鋁板和鋼板在沖壓工藝的設計過程中也必然存在區(qū)別。本文根據鋁合金板的特點，結合工程實踐經驗對上海通用某車身

4、結構件進行了沖壓工藝的設計，分析了鋁板與鋼板在沖壓工藝設計上的區(qū)別。
　　時效硬化造成的鋁板材料參數變動，導致鋁板沖壓成形不穩(wěn)定，零件合格率低。本文在設計車身結構件的沖壓工藝后，繼續(xù)對其進行穩(wěn)健性優(yōu)化。在介紹了穩(wěn)健設計的概念和基本理論后，對田口方法進行了詳細地闡述，確定了基于田口方法的穩(wěn)健設計步驟。采用田口方法對車身結構件的沖壓工藝參數進行了穩(wěn)健設計，在不增加模具的設計和制造成本的前提下，提高了該鋁合金車身結構件的沖壓成形穩(wěn)健性，